Essais & Simulations n°140

MESURESAVIS

MESURESAVIS D’EXPERTComment utiliser les vidéo-colorimètrespour l'inspection visuelle automatisée des écransen production ?Du LCD à l'OLED en passant par la QLED, les écrans de toutes sortes sont sujets à une série de défautsintroduits soit au niveau de leurs composants, soit à la suite d'erreurs lors de la production. Danscet article, les équipes d’experts Konica Minolta (à travers le savoir-faire de Radiant Vision Systems,société acquise en 2015 par le groupe) dévoilent les avantages des vidéo-colorimètres et la bonnefaçon de les utiliser.Pour les LCD et autres écrans rétro-éclairés, les défautspeuvent se produire à n'importe quel endroit desnombreuses couches qui composent l'affichage, suiteà des anomalies introduites entre les couches ou àdes contraintes de fabrication lors de l'application des couches.Pour les écrans émissifs comme les LED, les OLED et les miniou microLED, les défauts sont souvent inhérents au niveaudu pixel et du sous-pixel, où une luminance de sortie différenteau niveau de l'élément émetteur peut entraîner des variationsde luminosité et de couleur. Comme aucun processusde production ne peut garantir la cohérence de chaque écranproduit, il est essentiel de procéder à des tests de qualité pourchaque écran de la ligne.Il existe trois approches principales pour l'inspection visuelledes écrans éclairés en production, que ce soit en ligne ou enfin de ligne pour la qualification finale :1. L'inspection humaine - Elle permet de répondre facilementà des exigences de test modérément complexes.Relativement lente et variable par rapport auxméthodes de test électroniques.2.Inspection par vision artificielle - Très rapide pourles tests simples. Ne reflète pas l'expérience visuellehumaine pour de nombreux tests.3.Imaginez l'inspection basée sur le colorimètre - quelquepart entre les deux méthodes précédentes en termesde vitesse. Qui reproduit la sensibilité de l'œil humainà la lumière avec un très haut degré de fiabilité et derépétabilité.L'utilisation de systèmes de colorimétrie par imagerie et delogiciels d'analyse associés pour accéder à la luminance, àl'uniformité des couleurs et au contraste des écrans - et pouridentifier les défauts des écrans - est bien établie. Une différencefondamentale entre la colorimétrie d'imagerie et lavision artificielle est la précision de la colorimétrie d'imageriedans la correspondance de la perception visuelle humainepour l'uniformité (et la non-uniformité) de la lumière et descouleurs.LES DÉFIS DE LA MESURELes systèmes d'imagerie colorimétrique sont des systèmesd'imagerie à base de CCD, calibrés pour reproduire la réponsevisuelle de la lumière, la luminance et la couleur d'un observateurhumain standard, comme défini par les modèles dela CIE. Les colorimètres fournissent des mesures précises etsimultanées de la luminance et de la couleur et de leur relationspatiale dans des images bidimensionnelles. Lorsqu'ilssont utilisés sur des écrans d'affichage, les video-colorimètrescapturent des données qui peuvent être facilement utiliséespour déterminer l'uniformité de l'affichage et le contraste. Enoutre, les variations d'uniformité peuvent être analysées pouridentifier et localiser les éventuels défauts d'affichage. Troisdéfis importants pour la mesure et l'analyse de l'affichage sont :1. Identifier les défauts ayant une forte corrélation avec laperception visuelle humaine2. Quantifier la gravité des défauts3. Effectuer l'analyse rapidement et avec une grande répétabilité32 IESSAIS & SIMULATIONS • N°140 • février - mars 2020

MESURESL'analyse et la quantification des défauts peuvent servir debase aux décisions relatives, au composant de l'affichagequi a causé le défaut et à la détermination des actionssuivantes - par exemple, mettre l'affichage au rebut ou leretourner pour réparation - ce qui augmente l'efficacitédes tests de qualité et réduit potentiellement les coûts.Figure 1 - Causes courantes de la mura, notamment la non-uniformitéou les défauts introduits entre les couches d'affichage,le fluage de la lumière autour des couches, la pression appliquéepar le boîtier d'affichage ou la contrainte appliquée par ladéformation du module d'affichage.MESURES ET MISE EN PLACEEn spécifiant une séquence de test automatisée appropriée,un video-colorimètre peut être utilisé pour obtenirdes données étendues, précises et à haute résolution pourdécrire les performances d'un affichage particulier. Cesdonnées de mesure peuvent souvent être obtenues, (selonla technologie d'affichage et la résolution), en quelquessecondes à une minute pour des séquences de test typiques.En utilisant les techniques d'analyse des défauts d'uniformité(mura), ces images peuvent être utilisées pour déterminerles différences à petite échelle entre les défauts quisont directement liés à leur cause physique. La mesure etl'analyse automatisée des écrans à l'aide d'un video-colorimètrenécessitent une combinaison de logiciels de contrôleet d'analyse des mesures. Les principaux composants dusystème sont :1. Un système de colorimétrie d'imagerie de qualitéscientifique ;2. Un logiciel de contrôle des mesures sur PC quicontrôle à la fois le colorimètre imageur et l'affichagede l'image de test sur l'appareil testé ; et3. Une suite de fonctions d'analyse d'images quipermettent d'effectuer divers tests.Le résultat est un système qui peut fournir une inspectionquantitative et automatisée des défauts d'affichage d'unevariété, tels que les défauts ponctuels, les défauts de ligneet le mura. L'architecture logicielle de test automatisé utiliséedans cet exemple est le logiciel TrueTest de RadiantVision Systems société racheté en 2015 par Konica Minolta.Ce logiciel se compose d'un ensemble de modules decontrôle des mesures qui assurent l'interface avec le colorimètred'imagerie et l'écran testé. Une série de fonctionsde test spécifiques est construite sur cette base, en utilisantdes appels de fonction pour générer diverses mesuresd'écrans blancs, rouges, bleus et verts à différents niveauxde luminance pour l'analyse de l'uniformité, ou de motifs/mires en damier pour la mesure du contraste, etc.Les tests utilisant la colorimétrie par imagerie sont plusrapides, plus flexibles et plus reproductibles que l'inspectionvisuelle humaine. Elle est également plus précise quela vision artificielle pour faire correspondre la perceptionvisuelle humaine. Les video-colorimètres capturent avecprécision la relation spatiale entre la lumière et les variationsde couleur sur un écran, ce qui rend cette méthodede mesure idéale pour évaluer les performances visuellesAPPLICATION D’UN ÉCRAN POUR DÉTECTION DESDÉFAUTSUn large éventail de défauts d'affichage peut être identifiécomme des défauts de pixels et de lignes, des imperfectionsphysiques dans la fabrication de l'écran (comme la délamination),des dommages à l'écran (comme les rayures)et des imperfections dans l'uniformité de l'image (commele mura). Le mura est particulièrement fréquent dans lesécrans LCD où les contraintes de fabrication et les incohérencesd'assemblage peuvent introduire des défauts entreles couches de l'écran, et est également le résultat de lavariation pixel par pixel dans les écrans LED et OLED.Grâce aux récents développements en matière de quantificationde l'inspection visuelle, ces défauts peuvent êtreclassés numériquement selon qu'ils soient (ou non) perceptiblespour les observateurs humains. Ce processus d'analyseest rapide et très reproductible. Il peut être utilisé avecplusieurs technologies d'affichage, notamment les écransLCD, LED, OLED et de projection. Ces méthodes de détectionet de classification des défauts sont démontrées ici parl'analyse d'un certain nombre d'écrans.La figure 5 montre une mesure photopique d'un écranprésentant un défaut ponctuel ; le logiciel d'analyse identifiece défaut et l'indique sur l'image de l'écran, commele montre la figure 6. Les défauts ponctuels peuvent êtreclassés comme un pixel défectueux si l'analyse détermineque la défaillance est le résultat du collage d'un LCD oud'un pixel émissif. Cependant, l'observation directe sousun seul angle ne peut pas déterminer la différence entre unpixel mort et une particule sur la surface arrière du verred'affichage. Dans ce cas, un examen secondaire est nécessairepour discriminer et classer la cause.ESSAIS & SIMULATIONS • N°140 • février - mars 2020 I33